CN112833440A - 一种火电厂外送多管网供热供冷系统及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电厂外送多管网供热供冷系统及运行方法，包括发电机组、水处理系统、纯净水制水系统、压缩空气系统以及制冷系统，还包括外送多管网多工质输送管线，所述外送多管网多工质输送管线中的管道采用耐高低温的特种钢材、PVC、复合材料中任意一种或组合，所述管道外包覆保温层，输送工质热水、冷水、蒸汽、压缩气体工质中进行切换；将城市用热能、冷能、蒸汽以及压缩气体集成在一个厂区，提高火力发电机组的利用效率，同时能有效减少其他供热厂、蒸汽气源以及压缩气体场站的建设；有利于实现集中供能和优化配置；利用不同介质不同使用周期，实现用同一管线输送载有不同能量的介质，能提高管线的利用率，降低投建设资。
Description
技术领域
本发明属于区域能源技术领域，具体涉及一种火电厂外送多管网供热供冷系统及运行方法。
背景技术
近年来,电力工业发展的速度和新技术的应用,大大超出了人们的预料。2005年底,全国装机和用电量分别达到50841万kW和24747亿kWh,其中火电装机容量为38 413万kW,占总装机容量的75.6％,但即便如此,电力供应紧张的形势仍未得到彻底缓解。2020年原计划装机9亿kW将可能调整到10亿kW,煤电装机可能从58000万kW调整到65000万kW。当前,由于大规模建设火电厂,煤、电、运、水资源供应和可承受的环境容量全面趋紧,已成为国民经济发展的制约因素,因而火力发电面临着结构优化和技术升级。另外一方面，随着近几年的可再生能源发电装机容量的快速增加，从北方到南方均出现了火电装机容量过剩的问题，很多火电机组出现了压负荷运行，个别风电光伏发达的西北地区甚至出现了火电机组全年运行小时数低于3000小时的窘境。众多火电机组从地方纳税大户变为亏损大户。
即使众多火电厂通过供热改造，南方火电厂甚至引入区域制冷管网，但这些管网的热用户或冷用户，在冬季的供热负荷和夏季的供冷负荷存在巨大差异，而且很多新建区域的火电厂区域供冷项目由于建筑实际使用的冷负荷发展缓慢，众多项目都是规划很宏伟，但实际运行效益很差，多数项目是亏损运行。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种火电厂外送多管网供热供冷系统及运行方法，能提高电厂的运行时间和设备利用率，有利于实现集中供能和优化配置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种火电厂外送多管网多工质输送系统，包括发电机组、水处理系统、纯净水制水系统、压缩空气系统以及制冷系统，还包括外送多管网多工质输送管线，所述外送多管网多工质输送管线中的管道采用耐高低温的钢材、PVC、复合材料中任意一种或组合，所述管道外包覆保温层，所述管线输送工质热水、冷水、蒸汽、压缩气体工质中进行切换。
所述外送多管网多工质输送管线的输送管线数量大于二；所述输送管线中设置至少两条不同管径的输送管道，不同管径的输送管道并行设置。
所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线分别连接火力发电机组的热水输出口和冷水输出口，冬季所述管线接通热水输出口时用于输送区域供热热水，夏季所述管线接通火力发电机组的冷水输出口用于输送区域供冷冷水。
所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线连接火力发电机组的蒸汽输出口和压缩空气输出口，所述管线通往工业用户，作为为连接火力发电机组和工业用户的工业蒸汽或压缩空气管网。
所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线连接火力发电机组的纯净水出口或富氢水出口，用于输送火电厂生产的纯净水或富氢水，供应给城市建筑、家庭及工商业用户。
所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线连接火力发电机组的热水出口，作为热水管线用于向用户输送生活热水。
所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线连接火力发电机组的压缩空气出口，用于向工业用户输送工业用压缩空气。
所述外送多管网多工质输送管线布置于城市地下公共管廊。
所述外送多管网多工质输送管线设置光纤传感器，光纤传感器为泄漏检测传感器及温度、压力、流量传感器中的任意一种或组合，实现对管线的温度、压力、流量、泄漏及应力多种参数的在线监测。
一种火电厂多管网多工质输送系统运行方法，具体如下：
根据火电厂周边及附近城市区域的供热、供冷、供水、供气用户资源总需求量，建设所述多工质输送管线的管线数量、管线管径、管线路由、管线长度、管线材质及基于传感器监测的物联网监测系统；
基于输送介质的种类、压力、温度、物化性质对管线材质及规格进行优化，使得同一条管线适用于两种工质的切换输送；对于供热和供冷管线，设计其材质做到管线在不同季节可实现从低温工质和高温工质相互切换；
对供热管线和供冷管线根据不同季节可以进行切换；供热管线在冬季输送区域供热的热水，随着供热季节的结束，在夏季开始时，利用现有的供热热水管线在夏季输送供冷冷水，利用楼宇中央空调水系统，在冬季供热，在夏季供冷；
冬季对外供热采用蒸汽管网对外供热的，供热季结束后，利用蒸汽管网输送蒸汽到末端用户，末端用户利用蒸汽驱动吸收式机组制冷；
冬季对外供热采用蒸汽管网对外供热的，供热季结束后，利用这条蒸汽管线开展生活热水或压缩空气的供应。
根据火电厂周边及附近城市区域的建筑及用户增多，供热面积或供冷面积逐渐增加，利用多管线，逐步增加工质流量。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1)多管网多工质输送管线，所述外送多管网多工质输送管线中的管道采用耐高低温的特种钢材、PVC、复合材料中任意一种或组合，所述管道外包覆保温层，输送工质热水、冷水、蒸汽、压缩气体工质中进行切换能够充分利用发电机组的热能、冷能、蒸汽以及压缩气体，将城市用热能、冷能、蒸汽以及压缩气体集成在一个厂区，提高火力发电机组的利用效率，同时能有效减少其他供热厂、蒸汽气源以及压缩气体场站的建设；有利于实现集中供能和优化配置；
本发明所述多管网多工质输送管线系统运行过程中，多工质输送系统在冬季和夏季输送不同温度的水，满足末端建筑的供热或供冷需求；
多管网多工质输送管线根据火电厂周边建筑及供热或供冷负荷逐渐增加，从小口径管线过度到大口径管线，避免出现新建区域项目管线口径过大，末端负荷过低导致的循环流量不足导致供热或供冷系统效率低下的问题；将不同用量的用户纳入到提供热能、冷能、蒸汽以及压缩气体供应单位，进一步提高管线利用率和热能、冷能、蒸汽以及压缩气体的梯度利用；
根据末端用户的供热、供冷、供汽、供压缩空气的末端供能价格波动情况，利用多管网多工质输送管线增加供能价格高的工质产品的输送量，降低价格低的工质产品输送量，在不同口径的多工质管线之间进行切换；
利用多工质管线集中化输送压缩空气，可以降低工业园区的自产压缩空气导致的电费成本剧增的问题；
利用不同介质不同使用周期，实现用同一管线输送载有不同能量的介质，能提高管线的利用率，降低投建设资。
进一步的，逐步增加管线流量能够避免出现单套管线项目初期工质流量不足，无法高效循环的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的具体实施例一的示意图。
图2为本发明所提供的具体实施例纳入不同用户的示意图。
图3为本发明供热管网示意图。
图4为本发明制冷管网示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种火电厂多管网多工质输送系统以及方法，所述电厂可以是燃煤火电厂、燃气火电厂、生物质焚烧发电厂或垃圾焚烧发电厂。
实施例1：
请参考图1，图1为本发明所提供的一种可实施的系统整体示意图；电厂通过工业蒸汽/压缩空气官网向工业蒸汽用户和蒸汽吸收制冷用户提供蒸汽，在不提供蒸汽时，用输气管网向压缩空气用户提供压缩空气。
电厂通过热水供热管网分别想采暖供热用户、生活热水用户以及工业热水用户提供热水。
电厂通过区域制冷管网想空调制冷用户、商超制冷用户以及数据中心制冷用户提供制冷能量。
实施例2：
输送管线中设置至少两条不同管径的输送管道，不同管径的输送管道并行设置；选择最匹配的管径管线输送工业蒸汽到工业用户；根据工业负荷的增加，从小管径管线逐渐过渡到大管径管线，从而发挥项目的最优运行水平。
参考图2，工业蒸汽用户包括饮料生产公司、烟草生产公司、造纸厂、造船厂、饲料生产厂、啤酒生产厂、油脂生产厂、轮胎生产厂以及乳品生产厂；工业蒸汽用户还包括医院和宾馆；将不同用量和需要不同温度及压力的工业蒸汽用户纳入到供应对象中，能够更好的实现温度梯度和用量梯度利用蒸汽，而且能提高蒸汽配置的灵活性。
采用钢制管道向用户提供蒸汽、热水、饮用水(纯净水和富氢水)；采用钢制管道和/或铝合金管道输送压缩空气，钢制管道用于压力较高的主管道，复合材料管道和铝合金管道用于用户端压缩气体管道。
采用PVC管道向工业以及建筑用户提供给水。
实施例3：
在项目实施初期，选用小管径管线供应区域供热采暖热水到末端建筑，随着供热面积的增加，切换到大管径管线供应更大建筑面积的供热区域。
参考图3，同样的，本发明同时将不同热水用量的热水用户都作为供热对象，以实现热水供应的灵活配置和热能充分利用。
夏季采用合适流量口径的管线供应生活热水需求，避免了原来的仅有冬季供热服务的模式，增加了火电厂供热的夏季效益。
从小管径到大管径管线热网循环水的运营，避免了很多新建供热项目初期热用户太少，大管径大循环泵低效率运行的问题。
实施例4，
根据厂区周边的压缩空气用户的情况，设计供气管线的口径和耐压强度，输送压缩空气到工业用户，增加火电厂能够提供的产品类型，增加火电厂的经营效益，提高电厂发电机组的运行时间和负荷，提高设备利用率。
电厂将持续生产压缩空气，将压缩空气通过供气管线的主管输送，在供气的下游还可以向不同压力等级和用量的压缩气用户提供压缩空气。
优选采用铝合金管道用于用户端压缩空气的输送，用户端也可以采用复合材料管道输送压缩空气；干线输气管线采用钢制管道；压缩空气管路的末端优选使用复合材料管道。
压缩空气用户包括重型机械厂、造船厂、卷烟厂、石化纤维厂、药厂以及饮料生产厂。
实施例5：
参考图4，利用火电厂内的低价电力或蒸汽，驱动电力压缩制冷机或吸收式制冷机集中生产低温冷水，选择多管线系统中的适合口径的管线对外供冷，随着制冷用户和区域制冷建筑面积的增加，从小管径小流量管线切换至大管径大流量管线运营，增加整个多管线系统和区域制冷系统的运行灵活性。
小管径小流量的管线能继续为用量小的冷能用户提供低温冷水，
实施例6
根据介质的温度设定保温材料和管道材质，使得管线能够在5度～110度范围内都能正常工作。
夏季，供水管线输送供水温度5度～12度的区域供冷冷水对外供冷；
冬季，供水管线输送供水温度110度～60度的区域供热热水对外供热。
实施例7
利用蒸汽机组发电的余热蒸汽对海水或河水进行蒸发，水蒸汽凝结形成淡水，制备出的淡水火电厂自用，输入水处理系统进一步处理成化学水，进入发电机组成为蒸汽做功，也可以扩大产能输入现有的纯净水制备系统中，同时增大纯净水制备系统的容量，所述纯净水制备系统的输出口连接多管网多工质输送管线其中一条管线，所述管线用于向居民用户、工业用户以及科研用户输送纯净水，当然所述管线还可以用来输送富氢水。
纯净水管线还能为药厂、电子工业以及食品工业用户供水。
本发明火电厂的水处理系统设置有中水输出端口和化学水输出端口，输水管线连接中水输出端口为建筑工地、工业用户或市政提供中水；化学水输出端口还接入制冷系统，化学水经过制冷之后通过输水管线提供给冷能用户。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的带光纤监控的管道液体输运系统和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种火电厂外送多管网供热供冷系统，包括火电发电机组，其特征在于，还包括外送多管网多工质输送管线、蒸汽或热水供热系统、纯净水制水系统、压缩空气系统以及制冷系统中的任意一种或组合，所述外送多管网多工质输送管线中的管道采用耐高低温的钢材、PVC、复合材料中任意一种或组合，所述管道外包覆保温层，所述管线输送工质热水、冷水、蒸汽、压缩气体工质中进行切换。
2.根据权利要求1所述的火电厂外送多管网供热供冷系统，其特征在于，所述外送多管网多工质输送管线的输送管线数量大于二；所述输送管线中设置至少两条不同管径的输送管道，不同管径的输送管道并行设置。
3.根据权利要求1所述的火电厂外送多管网供热供冷系统，其特征在于，所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线分别连接火力发电机组的热水输出口和冷水输出口，冬季所述管线接通热水输出口时用于输送区域供热热水，夏季所述管线接通火力发电机组的冷水输出口用于输送区域供冷冷水。
4.根据权利要求1所述的火电厂外送多管网供热供冷系统，其特征在于，所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线连接火力发电机组的蒸汽输出口和压缩空气输出口，所述管线通往工业用户，作为为连接火力发电机组和工业用户的工业蒸汽或压缩空气管网。
5.根据权利要求1所述的火电厂外送多管网供热供冷系统，其特征在于，所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线连接火力发电机组的纯净水出口或富氢水出口，用于输送火电厂生产的纯净水或富氢水，供应给城市建筑、家庭及工商业用户。
6.根据权利要求1所述的火电厂外送多管网供热供冷系统，其特征在于，所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线连接火力发电机组的热水出口，作为热水管线用于向用户输送生活热水。
7.根据权利要求1所述的火电厂外送多管网供热供冷系统，其特征在于，所述外送多管网多工质输送管线其中一条管线连接火力发电机组的压缩空气出口，用于向工业用户输送工业用压缩空气。
8.根据权利要求1所述的火电厂外送多管网供热供冷系统，其特征在于，所述外送多管网多工质输送管线布置于城市地下公共管廊。
9.根据权利要求1所述的火电厂外送多管网供热供冷系统，其特征在于，所述外送多管网多工质输送管线设置光纤传感器，光纤传感器为泄漏检测传感器及温度、压力、流量传感器中的任意一种或组合，实现对管线的温度、压力、流量、泄漏及应力多种参数的在线监测。
10.一种火电厂外送多管网供热供冷系统运行方法，其特征在于，具体如下：
根据火电厂周边及附近城市区域的供热、供冷、供水、供气用户资源总需求量，建设所述多工质输送管线的管线数量、管线管径、管线路由、管线长度、管线材质及基于传感器监测的物联网监测系统；
基于输送介质的种类、压力、温度、物化性质对管线材质及规格进行优化，使得同一条管线适用于两种工质的切换输送；对于供热和供冷管线，设计其材质做到管线在不同季节可实现从低温工质和高温工质相互切换；
对供热管线和供冷管线根据不同季节可以进行切换；供热管线在冬季输送区域供热的热水，随着供热季节的结束，在夏季开始时，利用现有的供热热水管线在夏季输送供冷冷水，利用楼宇中央空调水系统，在冬季供热，在夏季供冷；
冬季对外供热采用蒸汽管网对外供热的，供热季结束后，利用蒸汽管网输送蒸汽到末端用户，末端用户利用蒸汽驱动吸收式机组制冷；
冬季对外供热采用蒸汽管网对外供热的，供热季结束后，利用这条蒸汽管线开展生活热水或压缩空气的供应；
根据火电厂周边及附近城市区域的建筑及用户逐渐发展，供热面积或供冷面积逐渐增加，利用多管线，逐步增加工质流量。
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